energia e natura - una sfida eterna

Reiher Tributsch

Scissione dell’acqua

Il processo fondamentale durante la fotosintesi è la scissione dell’acqua ad opera della luce. L’acqua è la base energetica per le forme di vita superiori, dal momento che l’idrogeno presente nell’acqua, rilasciando energia, si lega all’anidride carbonica per la produzione di carboidrati. Per poter scindere l’acqua con la luce si ha bisogno di un materiale catalizzatore che renda possibile il processo con un basso volume di energia.
Ho potuto sviluppare e dimostrare una specifica classe di catalizzatori i quali, attraverso l’assorbimento della luce, modificano i propri legami chimici in modo tale da associarsi all’acqua e poter reagire con essa. Si può descrivere questo processo come scissione dell’acqua tramite meccanismi chimici di coordinazione causati dalla luce (per esempio rif. 22, 53, 67, 89, 267). Un esempio di un tale foto- catalizzatore è il rutenio- disulfide, RuS2.
Ho scelto la strategia bio-mimetica considerando che anche la natura, nel complesso manganese della fotosintesi, per la scissione dell’acqua utilizza i meccanismi di coordinazione chimica. Questo processo tuttavia è più complicato dal momento che esso utilizza il manganese, un abbondante materiale di transizione.
Ho contribuito, inoltre, ad un esperimento che ha avuto un esito del tutto eccezionale: con una cella solare efficiente al 20 % ed elettrodi catalitici, si è riusciti a liberare idrogeno con il 18 % di rendimento energetico (rif. 328).

Foto: l’airone si è esercitato a lungo per ricavare energia dall’acqua. Anche la scienza è alla ricerca di energia attraverso la scissione dell’acqua, ma qui l’obiettivo è l’uso dei raggi solari per liberare idrogeno dalle molecole d’acqua.